CN107225995B - 充电桩自寻址充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电桩自寻址充电系统，属于自动充电插座领域，包括自寻址充电插头及自适应车载充电插座,自寻址充电插头位于充电桩上，自适应车载充电插座位于电动车上，充电桩侧面安装有充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置；可以在驾驶员刷卡后进行自动充电，避免人工介入，同时摒弃了原有的充电线结构。

Description

充电桩自寻址充电系统

技术领域

本发明提供一种充电桩自寻址充电系统，属于自动充电插座领域。

背景技术

现有的电动车辆到达充电站充电的充电流程为，车辆进入充电站，将车辆停放到充电桩的充电车位内，然后驾驶员离开车辆并在充电桩上刷卡，然后由充电人员将充电枪从充电桩上取下，插入充电桩的插座，然后由充电桩对电动车辆进行充电。

但是现有的问题为：

(1)充电桩与充电枪之间连接的充电枪连接线一般较长，有时会散布在地上，过往的电动车会将充电连接线的绝缘皮压坏，导致线芯裸露，发生漏电的情况。

(2)充电人员在进行充电时需要手持充电枪与充电插座进行对接，在工作过程中，也会发生因操作不当而造成的触电至伤残的事故。

发明内容

本发明目在于提供一种充电桩自寻址充电系统，可以在驾驶员刷卡后进行自动充电，避免人工介入，同时摒弃了原有的充电线结构。

本发明所述的充电桩自寻址充电系统，包括自寻址充电插头及自适应车载充电插座,自寻址充电插头位于充电桩上，自适应车载充电插座位于电动车上，充电桩侧面安装有充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置；

电动车上安装有连接到其自身充电管理系统的自适应车载充电插座，车载充电插座上设有激光信号检测板，激光信号检测板表面设置透镜，激光信号检测板连接到充电管理系统；

充电桩上设有定位控制系统，定位控制系统与充电管理系统无线通讯连接，定位控制系统连接到充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置，定位控制系统控制充电插座定位装置扫描自适应车载充电插座的激光信号检测板，直至激光信号检测板检测到激光信号后，由充电管理系统将检测到的时间发送给定位控制系统，定位控制系统通过时间数据计算充电插座空间位置，并规划充电插座寻踪对接装置的行进路径，并控制充电插座寻踪对接装置将充电插头输送至充电插座处，对电动车进行无线充电。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插座定位装置包括连接到充电桩的连接杆和托板，连接杆另一端设有环，环内设有轴承，轴承动子上连接有旋转板，旋转板底部的转轴固定在轴承动子上，转轴底部连接有电机A，电机A固定在连接到充电桩的托座A上，电机A驱动旋转板旋转；旋转板顶部设有两个支撑板，两个支撑板上设有贯穿两个支撑板的转轴B，转轴B通过转轴安装在两个支撑板上，一个支撑板上设有托座B，托座上设有电机B，电机B驱动转轴B转动，转轴B中心位置设有检测器，检测器设有激光发射器及激光测距仪。

所述的充电桩自寻址充电系统,充电插座寻踪对接装置位于充电插座定位装置下方，充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置连接有控制装置，控制装置接收充电插座定位装置回传的插座定位时间信息，由控制装置查询该时间充电插座定位装置的状态来确定充电插座的空间位置，并由控制装置通过充电插座寻踪对接装置将充电头运送到充电插座处。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插座寻踪对接装置包括动力装置A，动力装置A的动子一端固定有安装座A，安装座A上设有与动力装置A垂直的动力装置B，动力装置B的动子一端固定有安装座B，安装座B上设有垂直于动力装置B的动力装置C，充电插头安装在动力装置C的动子上。

所述的充电桩自寻址充电系统，自适应车载充电插座包括激光信号检测板，还包括充电插座位置调节装置，充电插座位于充电插座位置调节装置上。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插座位置调节装置包括两根安装杆，分别为安装杆A和安装杆B，安装杆通过三根连接条连接，三根连接条相互平行，且铰接在两根安装杆上；安装杆A中空且其侧面设置窗口，安装杆内通过轴承连接有转轴C，转轴C通过设置在安装杆A底部的电机C驱动，转轴C穿过窗口连接有底板，激光信号检测板安装在底板上，底板上还设置充电插座以及激光测距仪B；安装杆与电动车之间设置动力装置D，由动力装置D带动安装杆B转动；三根相互平行的连接条中位于中间的一根通过固定板连接到电动车。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插头和充电插座为无线充电头A和无线充电头B，通过无线充电头A和无线充电头B的靠近并免连接，实现无线充电。

所述的充电桩自寻址充电系统，底板上设有线圈B，线圈B为圆环形，线圈B的圆环形内孔内设有铁芯B，激光信号检测板位于铁芯B的中心位置。

所述的充电桩自寻址充电系统，无线充电头A包括底座A，底座A的最外围设有环形绝缘套，底座A上安装有环形的线圈A，线圈A内圈内设有圆环形铁芯A，圆环形铁芯A的内圈内设有行程开关，行程开关的信号输出端连接到定位控制装置。

所述的充电桩自寻址充电系统，激光测距仪B的个数为4个，且4个激光测距仪B的信号输出端连接有校正控制器，校正控制器的信号输出端连接到车辆的充电管理系统，其中两个激光测距仪B以安装杆B的延伸方向安装，另外两个激光测距仪B以垂直于安装杆B的方向安装。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插头的中心点位于检测器的中心点正下方La距离处，电机B带动检测器以水平线为基准周期，上下摆动60度为基准进行扫描，电机B带动检测器上下摆动一个周期后，电机A带动旋转板旋转0.1-0.5度，电机B带动检测器继续摆动一个周期实现空间扫描，直至检测器的激光发射器扫到激光信号检测板，定位控制装置记录此时激光发射器角度，以及激光测距仪测得的距离Lw；

检测器与水平面之间的角度为角度A，检测器与垂直于充电桩的基准线B的夹角为角度B，定位控制装置控制动力装置A动子移动距离Lb，Lb＝Lw×COSB×COSA；

定位控制装置控制动力装置B的移动距离为Lc，Lc＝Lw×SINB；

定位控制装置控制动力装置C的移动距离为Ld，Ld＝Lw×COSB×SINA。

本发明与现有技术相比有益效果为：

本发明所述的充电桩自寻址充电系统，由充电插座定位装置寻找充电车辆上插座的位置，在检测器的激光扫射到插座上的激光信号检测板时，激光信号检测板将信号通过充电管理系统发送给定位控制装置，定位控制记录此时激光发射器角度，以及激光测距仪测得的距离Lw；然后定位控制装置控制动力装置A、动力装置B和动力装置C将充电插头移动到充电插座处，使其与充电插座靠近，然后充电插座调节装置会根据充电插头的情况，调整充电插座的空间角度，使其与充电插头平行。然后充电插头和充电插座即无线充电头A和无线充电头B可以均匀的进行充电对接，避免了与充电头A连接的充电线会在动力装置A、动力装置B和动力装置C的带动下躲避车位，在充电时才伸入充电车位内，不会使其出现绝缘皮被压坏的情况，避免了漏电事故的发生，同时避免了充电人员的劳动力介入，也就避免了人工操作失误问题的发生。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为充电插座寻踪对接装置主视图；

图3为充电插座寻踪对接装置左视图；

图4为充电插座寻踪对接装置俯视图；

图5为充电插头结构示意图；

图6为充电插头剖视图；

图7为充电插座寻踪对接装置结构示意图；

图8为充电插座寻踪对接装置左视图；

图9为充电插座安装结构图；

图10为充电插座安装结构俯视图

图11为充电插座结构示意图；

图12为充电插座左视图。

图中：1、充电桩；2、充电插座定位装置；3、定位控制系统；4、充电桩的控制系统；5、充电插座寻踪对接装置；6、激光发射器；7、电机B；8、托座B；9、旋转板；10、连接杆；11、电机A；12、环；13、支撑板；14、激光测距仪；15、转轴B；16、检测器；17、绝缘套；18、线圈A；19、行程开关；20、铁芯A；21、底座A；22、安装座A；23、动力装置B；24、充电插头；25、安装座B；26、动力装置C；27、连接条；28、安装杆A；29、充电插座；30、转轴C；31、电机C；32、固定板；33、动力装置D；34、安装杆B；35、电动车；36、激光测距仪B；37、线圈B；38、铁芯B；39、透镜；40、激光信号检测板；41、底板；42、托座A；43、动力装置A。

具体实施方式

下面结合本发明对本发明实施例做进一步说明：

实施例1：如图1-图12所示，本发明所述的充电桩自寻址充电系统，包括自寻址充电插头24及自适应车载充电插座,自寻址充电插头24位于充电桩1上，自适应车载充电插座位于电动车35上，自寻址充电插头24包括寻找插座位置的充电插座定位装置2和带动充电插头24的充电插座寻踪对接装置5；

电动车35上安装有连接到其自身充电管理系统的自适应车载充电插座，车载充电插座上设有激光信号检测板40，激光信号检测板40为圆形，其直径为0.5厘米，激光信号检测板40表面设置透镜39，可以将各个角度发射而来的激光均折射到激光信号检测板40的接受范围内，激光信号检测板40连接到充电管理系统，负责及时传输信号；

充电桩1上设有定位控制系统3，定位控制系统3与电动车35的充电管理系统无线通讯连接，定位控制系统3连接到充电插座定位装置2、充电插座寻踪对接装置5和充电桩的控制系统4，用户刷卡后，定位控制系统3接收充电桩的控制系统4发出的寻踪信号，定位控制系统3控制充电插座定位装置2扫描自适应车载充电插座的激光信号检测板40，直至激光信号检测板40检测到激光信号后，由充电管理系统将检测到的时间发送给定位控制系统3，定位控制系统3通过时间数据计算充电插座29空间位置，并规划充电插座寻踪对接装置5的行进路径，并控制充电插座寻踪对接装置5将充电插头24输送至充电插座29处，运送到位后，定位控制系统3向充电桩的控制系统4回复信号，充电桩的控制系统4接通充电插头24电源，对电动车35进行无线充电。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插座定位装置2包括连接到充电桩1的连接杆10和托板，连接杆10另一端设有环12，环12内设有轴承，轴承动子上连接有旋转板9，旋转板9底部的转轴固定在轴承动子上，转轴底部连接有电机A11，电机A11固定在连接到充电桩1的托座A42上，电机A11驱动旋转板9旋转；旋转板9顶部设有两个支撑板13，两个支撑板13上设有贯穿两个支撑板13的转轴B15，转轴B15通过转轴安装在两个支撑板13上，一个支撑板13上设有托座B8，托座B8上设有电机B7，电机B7驱动转轴B15转动，转轴B15中心位置设有检测器16，检测器16设有激光发射器6及激光测距仪14；电机A11驱动旋转板9转动，而电机B7驱动检测器16转动，对充电插座29进行扫描，电机A11和电机B7选用伺服电机，对扫描角度进行精确控制。

所述的充电桩自寻址充电系统,充电插座寻踪对接装置5位于充电插座定位装置2下方，充电插座定位装置2和充电插座寻踪对接装置5连接有定位控制系统3，定位控制系统3接收充电插座定位装置2回传的插座定位时间信息t，定位控制系统3根据时间信息t查询当时检测器16的空间角度状态，并由定位控制系统3通过充电插座寻踪对接装置5将充电头运送到充电插座29处。定位控制系统3选用现有的单片机控制系统。起初先需要测试，信号反馈延时时间Δt，在寻找位置时，需要寻找的准确时间为t-Δt。

所述的充电桩自寻址充电系统,充电插座寻踪对接装置5包括动力装置A43，动力装置A43安装在充电桩1上，动力装置A43的动子一端固定有安装座A22，安装座A22上设有与动力装置A43垂直的动力装置B23，动力装置B23的动子一端固定有安装座B25，安装座B25上设有垂直于动力装置B23的，充电插头24安装在动力装置C26的动子上。实现了的三轴运动。

所述的充电桩自寻址充电系统，自适应车载充电插座包括激光信号检测板40，还包括充电插座位置调节装置，充电插座29位于充电插座位置调节装置上。

所述的充电桩自寻址充电系统,充电插座位置调节装置包括两根安装杆，分别为安装杆A28和安装杆B34，安装杆通过三根连接条27连接，三根连接条27相互平行，且铰接在两根安装杆上；安装杆A28中空且其侧面设置窗口，安装杆内通过轴承连接有转轴C30，转轴C30通过设置在安装杆A28底部的电机C31驱动，转轴C30穿过窗口连接有底板41，激光信号检测板40安装在底板41上，底板41上还设置充电插座29以及激光测距仪B36；安装杆与电动车35之间设置动力装置D33，由动力装置D33带动安装杆B34转动；三根相互平行的连接条27中位于中间的一根通过固定板32连接到电动车35。充电插座位置调节装置利用平行四边形原理，使动力装置D33带动平行四边形变形，使充电插座29上下旋转，通过电机C31驱动可以使充电插座29左右旋转，以此来实现空间角度的变化，而不管平行四边形如何变形，位于中间的连接条27位置不动，所以通过位于中间的连接条27将其固定。底板41上设置的四个呈圆形均匀分布的激光测距仪B36与电动车35充电管理系统连接，电动车35充电管理系统还连接动力装置D33和电机C31的控制端，控制其带动底座空间转动，使四个激光测距仪B36输出的信号相同，即实现无线充电头A与无线充电头B的平行。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插头24和充电插座29为无线充电头A和无线充电头B，通过无线充电头A和无线充电头B的靠近并免连接，实现无线充电。

所述的充电桩自寻址充电系统，无线充电头B包括底板41，底板41上设有线圈B37，线圈B37为圆环形，线圈B37的圆环形内孔内设有铁芯B38，激光信号检测板40位于铁芯B38的中心位置。

所述的充电桩自寻址充电系统，无线充电头A包括底座A21，底座A21的最外围设有环形绝缘套17，底座A21上安装有环形的线圈A18，线圈A18内圈内设有圆环形铁芯A20，圆环形铁芯A20的内圈内设有行程开关19，行程开关19的信号输出端连接到定位控制装置。

所述的充电桩自寻址充电系统，激光测距仪B36的个数为4个，且4个激光测距仪B36的信号输出端连接有校正控制器，校正控制器的信号输出端连接到，其中两个激光测距仪B36以安装杆B34的延伸方向安装，另外两个激光测距仪B36以垂直于安装杆B34的方向安装。即四个激光测距仪B36在无线充电头B外围呈圆形均匀分布。

所述的充电桩自寻址充电系统，校正控制器根据4个激光测距仪B36反馈的距离数据通过动力装置D33和电机C31将充电插头24与充电插座29调整平行，动力装置C26将无线充电头A送到充电插座29处，充电插头24与充电插座29对接后，绝缘套17与底板41接触，同时透镜39压迫行程开关19，使行程开关19闭合，定位控制装置收到信号后，停止动力装置C26的动作，使铁芯A20与铁芯B38接触，然后线圈A18通过电磁感应原理，使线圈B37为电机供电，开始无线充电。

所述的充电桩自寻址充电系统，充电插头24的中心点位于检测器16的中心点正下方La距离处，电机B7带动检测器16以水平线为基准周期，上下摆动60度为基准进行扫描，电机B7带动检测器16上下摆动一个周期后，电机A11带动旋转板9旋转0.1-0.5度，电机B7带动检测器16继续摆动一个周期实现空间扫描，直至检测器16的激光发射器6扫到激光信号检测板40，定位控制装置记录此时激光发射器6角度，以及激光测距仪测得的距离Lw；

检测器16与水平面之间的角度为角度A，检测器16与垂直于充电桩1的基准线B的夹角为角度B，定位控制装置控制动力装置A43动子移动距离Lb，Lb＝Lw×COSB×COSA；

定位控制装置控制动力装置B23的移动距离为Lc，Lc＝Lw×SINB；

定位控制装置控制动力装置C26的移动距离为Ld，Ld＝Lw×COSB×SINA。

Claims (5)

1.一种充电桩自寻址充电系统，包括自寻址充电插头及自适应车载充电插座 ,自寻址充电插头位于充电桩上，自适应车载充电插座位于电动车上，其特征在于，充电桩侧面安装有充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置；

电动车上安装有连接到其自身充电管理系统的自适应车载充电插座，自适应车载充电插座上 设有激光信号检测板，激光信号检测板表面设置透镜，激光信号检测板连接到充电管理系 统；

充电桩上设有定位控制系统，定位控制系统与充电管理系统无线通讯连接，定位控制系统连接到充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置，定位控制系统控制充电插座定位装置扫描自适应车载充电插座的激光信号检测板，直至激光信号检测板检测到激光信号后，由充电管理系统将检测到的时间发送给定位控制系统，定位控制系统通过时间数据计算充电插座空间位置，并规划充电插座寻踪对接装置的行进路径，并控制充电插座寻踪对接装置将充电插头输送至充电插座处，对电动车进行无线充电；

充电插座定位装置包括 连接到充电桩的连接杆和托板，连接杆另一端设有环，环内设有轴承，轴承动子上连接有旋 转板，旋转板底部的转轴固定在轴承动子上，转轴底部连接有电机A，电机A固定在连接到充 电桩的托座A上，电机A驱动旋转板旋转；旋转板顶部设有两个支撑板，两个支撑板上设有贯 穿两个支撑板的转轴B，转轴B通过转轴安装在两个支撑板上，一个支撑板上设有托座B，托 座上设有电机B，电机B驱动转轴B转动，转轴B中心位置设有检测器，检测器设有激光发射器 及激光测距仪；

充电插座寻踪对接装置 位于充电插座定位装置下方，充电插座定位装置和充电插座寻踪对接装置连接有控制装 置，控制装置接收充电插座定位装置回传的插座定位时间信息，由控制装置查询该时间充 电插座定位装置的状态来确定充电插座的空间位置，并由控制装置通过充电插座寻踪对接 装置将充电插头运送到充电插座处；

自适应车载充电插座包 括激光信号检测板，还包括充电插座位置调节装置，充电插座位于充电插座位置调节装置上；

充电插座寻踪对接装置 包括动力装置A，动力装置A的动子一端固定有安装座A，安装座A上设有与动力装置A垂直的 动力装置B，动力装置B的动子一端固定有安装座B，安装座B上设有垂直于动力装置B的动力 装置C，充电插头安装在动力装置C的动子上；

充电插座位置调节装置 包括两根安装杆，分别为安装杆A和安装杆B，安装杆通过三根连接条连接，三根连接条相互 平行，且铰接在两根安装杆上；安装杆A中空且其侧面设置窗口，安装杆A内通过轴承连接有 转轴C，转轴C通过设置在安装杆A底部的电机C驱动，转轴C穿过窗口连接有底板，激光信号 检测板安装在底板上，底板上还设置充电插座以及激光测距仪B；安装杆B与电动车之间设置 动力装置D，由动力装置D带动安装杆B转动；三根相互平行的连接条中位于中间的一根通过 固定板连接到电动车。

2.根据权利要求1所述的充电桩自寻址充电系统 ,其特征在于，充电插头和充电插座为无线充电头A和无线充电头B，通过无线充电头A和无线充电头B的靠近并免连接，实现无线充电。

3.根据权利要求1所述的充电桩自寻址充电系统 ,其特征在于，底板上设有线圈B，线圈 B为圆环形，线圈B的圆环形内孔内设有铁芯B，激光信号检测板位于铁芯B的中心位置。

4.根据权利要求1所述的充电桩自寻址充电系统 ,其特征在于，激光测距仪B的个数为4 个，且4个激光测距仪B的信号输出端连接有校正控制器，校正控制器的信号输出端连接到 车辆的充电管理系统，其中两个激光测距仪B以安装杆B的延伸方向安装，另外两个激光测 距仪B以垂直于安装杆B的方向安装。

5.根据权利要求1所述的充电桩自寻址充电系统 ,其特征在于，充电插头的中心点位于检测器的中心点正下方La距离处，电机B带动检测器以水平线为基准周期，上下摆动60度为基准进行扫描，电机B带动检测器上下摆动一个周期后，电机A带动旋转板旋转0 .1-0 .5度，电机B带动检测器继续摆动一个周期实现空间扫描，直至检测器的激光发射器扫到激光信号检测板，定位控制装置记录此时激光发射器角度，以及激光测距仪测得的距离Lw；检测器与水平面之间的角度为角度A，检测器与垂直于充电桩的基准线B的夹角为角度 B，

定位控制装置控制动力装置A动子移动距离Lb，Lb＝Lw×COSB×COSA；

定位控制装置控制动力装置B的移动距离为Lc，Lc＝Lw×SINB；

定位控制装置控制动力装置C的移动距离为Ld，Ld＝Lw×COSB×SINA。